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[서울=뉴스핌] 배상희 기자 = 중국 반도체 산업의 자립화 움직임이 빨라지면서 핵심 제조 장비의 국산화가 새로운 성장 기회로 부상하고 있다. 특히 해외 기업에 대한 의존도가 높은 포토레지스트 도포·현상 장비는 노광(포토리소그래피) 장비와 함께 중국 반도체 장비 산업이 돌파해야 할 대표적인 기술 공백으로 꼽힌다.  

20여 년간 관련 장비의 기술력을 축적해 온 킹세미(芯源微·KINGSEMI 688037.SH)가 주목 받는 이유도 여기에 있다. 킹세미는 중국 내 포토레지스트 처리 장비 시장에서 높은 점유율을 확보한 데 이어 전공정과 첨단 패키징으로 제품 영역을 넓히며 국산화 수요에 대응하고 있다.

특히 중국 최대 낸드플래시 제조사 양쯔메모리(YMTC·長江存儲)를 비롯한 중국 메모리 제조업체들이 신규 생산시설 확충과 함께 장비 조달의 국산화 비중을 높이려는 움직임을 보이면서 킹세미에도 새로운 사업 기회가 열릴 수 있다는 기대가 높아지고 있다. 중국 반도체 공급망 재편이라는 거대한 흐름 속에서 킹세미가 기술 경쟁력을 실제 수주와 양산 실적으로 연결할 수 있을지 주목된다.

◆ 첨단 패키징에서 전공정으로 '장비 국산화'

킹세미는 2022년 설립 이후 반도체 제조 장비의 국산화를 목표로 핵심 기술 개발과 제품 상용화를 추진해 왔다.

설립 초기부터 포토리소그래피(노광) 공정에 사용되는 포토레지스트 도포·현상 장비와 단일 웨이퍼 방식의 습식 장비 개발에 주력했으며, 20여 년간 기술 개발과 제품 국산화를 추진하면서 사업 영역을 확대해 왔다.

킹세미는 첨단 패키징 장비에서 출발했다. 2005년에는 자체 개발한 8인치 첨단 패키징용 도포 장비를 중국 패키징∙테스트 서비스 제공업체 장전테크놀로지(長電科技∙JCET 600584.SH)에 처음 공급하는 데 성공했다. 이를 통해 '범프 공정(Bump, 반도체 칩과 기판을 전기적으로 연결하기 위해 칩의 전극 위에 작은 금속 돌기인 범프를 형성하는 패키징 공정)에 사용되는 장비의 국산화 돌파구를 마련했다.

2007년에는 12인치 첨단 패키징용 도포·현상 장비의 양산 납품을 완료하며 대형 웨이퍼 대응 역량을 확보했다.

2012년에는 중국 국가 중대 과학기술 프로젝트인 '02 중대 전문 프로젝트'에 참여해 300㎜ 웨이퍼용 스핀 코팅·현상 장비 개발 과제를 수행했다.

이어 2013년에는 첨단 패키징용 스프레이 코팅 장비를 대만 시장에 대량 수출하면서 해외 시장 진출의 발판을 마련했다. 이는 자체 기술로 개발한 반도체 장비의 해외 공급 가능성을 확인한 성과이기도 하다.

전공정 장비 분야로의 확장도 이어졌다. 2019년 자체 개발한 전공정용 단일 웨이퍼 세정 장비가 중국 최대 파운드리 SMIC(中芯國際∙중신궈지 688981.SH/0981.HK) 선전(深圳) 공장에서 공정 검증을 통과하고 판매로 이어졌다. 이를 계기로 중국 주요 웨이퍼 제조업체의 장비 검증 체계에 진입하며 후공정 중심이던 사업 영역을 전공정으로 확대했다.

같은 해 12월에는 상하이증권거래소 커촹반(科创板)에 상장했다. 랴오닝(遼寧)성 최초의 커촹반 상장기업이라는 기록도 세웠다.

상장 이후 킹세미는 전공정 장비의 기술 고도화와 생산능력 확대에 주력했다.

2020년 7월에는 고급 웨이퍼 처리 장비 산업화 프로젝트에 착수했으며, 2021년에는 상하이 자회사를 설립하고 누적 장비 출하량 1000대를 돌파했다.

2022년에는 선양(沈陽)시 차이윈루(彩雲路) 생산기지를 준공하고 일본 자회사를 설립하며 생산 및 해외 사업 기반을 확대했다. 2024년에는 누적 장비 출하량 2000대를 달성했다.

2025년에는 중국 반도체 식각(에칭) 장비 영역을 대표하는 기업 북방화창(北方華創·NAURA 002371.SZ) 그룹이 킹세미의 지배주주가 됐다. 이를 통해 양사는 반도체 장비 분야에서 기술과 사업 협력을 확대할 수 있는 기반을 마련했다.

킹세미는 기존 도포·현상 장비를 중심으로 전공정 세정 장비와 첨단 패키징 장비의 제품군을 확대해왔으며, 이를 통해 고객사의 공정 조건과 생산라인 특성에 맞춘 장비 및 맞춤형 솔루션을 제공할 수 있는 제품 체계를 구축했다.

제품 기술 측면에서는 포토레지스트 도포·현상뿐 아니라 스프레이 도포, 포토레지스트 제거(스트립), 습식 식각, 단일 웨이퍼 세정 등 핵심 공정으로 기술 영역을 넓혔다. 고객사의 공정 조건과 생산라인 특성에 맞춘 장비 및 맞춤형 솔루션을 제공할 수 있는 제품 체계를 구축한 것이다.

◆ 전∙후공정을 아우르는 '5대 제품라인'

킹세미는 반도체 전공정 웨이퍼 가공부터 후공정 첨단 패키징, 화합물 반도체용 웨이퍼 가공까지 제품 포트폴리오를 확대하고 있다. 포토레지스트(PR) 도포(Coating)·현상((Developing) 장비를 기반으로 세정·스트립(박리)·식각(에칭)·본딩 등 핵심 공정 장비를 확보하면서 반도체 제조 공정 전반으로 사업 영역을 넓히는 모습이다.

킹세미의 주요 제품군은 △포토레지스트 도포∙현상 장비 △세정 장비 △박리(스트립, 포토레지스트 제거) 장비 및 식각 장비 △본딩 장비 △화합물 반도체 분야 장비(웨이퍼 스크라이빙·브레이킹 일체형 장비) 등 5개 분야로 구성된다.

포토레지스트 도포·현상과 세정, 식각 장비는 주로 반도체 전공정에 활용되며, 스트립 장비는 LED·화합물 반도체 및 첨단 패키징 공정에 적용된다. 본딩·디본딩과 웨이퍼 스크라이빙·브레이킹 장비는 첨단 패키징과 웨이퍼 가공 분야를 겨냥한다. 특히 일부 도포·현상 및 식각 장비는 첨단 패키징 공정에도 적용돼 전공정과 후공정 영역을 아우르는 제품 포트폴리오를 갖추고 있다.

반도체 미세화와 첨단 패키징 기술 발전으로 공정별 정밀도와 장비 간 연계성이 중요해지는 가운데, 다양한 공정 장비를 확보한 제품 포트폴리오가 경쟁력으로 작용할 수 있다는 점에서 주목된다.

1. 포토레지스트 도포·현상 장비

전공정에서는 포토레지스트 도포·현상 장비가 핵심 제품이다. 웨이퍼 표면에 빛에 반응하는 감광액인 포토레지스트를 균일하게 도포하고, 노광 이후 현상 공정을 수행하는 장비다.

대표 제품 라인인 KS-FT200/300 시리즈는 8인치와 12인치 웨이퍼를 지원하는 전공정용 장비로, 적층형 고생산능력 구조를 채택했다.

KS-FT200/300 장비는 불화아르곤(ArF), 불화크립톤(KrF), I-line 등 다양한 노광 공정에 대응하며 폴리이미드(PI), 반사방지막(BARC), 스핀온카본(SOC), 스핀온절연막(SOD) 등 여러 소재의 도포·현상 공정을 지원한다.

회사 소개에 따르면, 해당 장비는 28나노미터(nm) 및 그 이상의 공정 노드에 적용될 수 있으며, 노광 장비와 연동 운용도 가능하다.

이 장비의 핵심 공정인 포토레지스트 도포·현상은 반도체 웨이퍼에 미세한 회로 패턴을 형성하는 노광 공정의 전후 단계에 해당한다. 포토레지스트는 빛에 반응하는 감광 소재로, 웨이퍼 표면에 균일하게 도포한 뒤 노광과 현상 과정을 거쳐 원하는 회로 패턴을 구현하는 데 사용된다.

반도체용 포토레지스트는 노광 파장에 따라 g선(436nm), i선(365nm), KrF(248nm), ArF(193nm), 극자외선(EUV·13.5nm) 등으로 구분된다. 일반적으로 노광 파장이 짧을수록 더 미세한 회로 패턴을 구현하는 데 유리하지만, 공정이 첨단화될수록 포토레지스트의 해상도와 감도뿐 아니라 라인 에지 거칠기(LER), 결함 제어, 공정 안정성 등 여러 성능 요건도 까다로워진다.

특히 KrF와 ArF는 심자외선(DUV) 기반 반도체 미세공정에서 핵심적으로 활용되는 노광 기술이다. ArF 공정은 액침 노광(ArFi)으로 발전하면서 더 미세한 패턴 구현이 가능해졌으며, EUV 공정으로 갈수록 포토레지스트 소재와 도포·현상 공정에 요구되는 기술적 난도도 높아진다.

2. 단일 웨이퍼 세정 장비

세정 장비 역시 주요 제품군이다. 웨이퍼 표면과 뒷면, 가장자리에 남은 미세 입자와 오염물질을 제거하는 장비로, 반도체 제조 과정에서 수율과 공정 안정성을 확보하는 데 중요하다.

대표 제품 라인인 KS-CF300/200-8SR 전자동 스크러버 세정 장비는 이류체 노즐(액체·기체 혼합 분사 방식) 기술과 특수 브러시, 고압 분사 기술 등을 활용해 웨이퍼 표면의 오염물질을 제거한다.

웨이퍼를 뒤집는 장치를 적용해 한 장비에서 앞∙뒷면 세정도 가능하다. 화학기상증착(CVD), 물리기상증착(PVD), 화학기계적연마(CMP) 전후 세정 등 다양한 공정에 활용할 수 있다.

<[中 거인의 공급망] ②PR 도포·현상 장비 '킹세미' 없으면 'YMTC'도 없다>로 이어짐.

pxx17@newspim.com